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創(chuàng)造可充電的綠色新世界——解讀2019年諾貝爾化學獎成果
新華社斯德哥爾摩10月9日電科普:創(chuàng)造可充電的綠色新世界——解讀2019年諾貝爾化學獎成果
從智能手機、筆記本電腦等消費電子產(chǎn)品,,到電動車和風能,、太陽能等大型儲能裝置,如今鋰離子電池已成為我們生活中不可或缺的“能量源”,。
小電池大作用,,這個推動人類社會前進的發(fā)明終于獲得諾貝爾獎的認可。瑞典皇家科學院9日宣布,,將2019年諾貝爾化學獎授予來自美國的科學家約翰·古迪納夫,、斯坦利·惠廷厄姆和日本科學家吉野彰,以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域作出的貢獻,。
本屆諾貝爾化學獎花落鋰離子電池可謂眾望所歸,。早在20世紀70、80年代,,三位獲獎研究者就確立了現(xiàn)代鋰離子電池的基本框架,,20世紀90年代起,,鋰離子電池開始大規(guī)模進入市場,如今已幾乎無處不在,。
鋰離子電池主要由陰極,、陽極、電解液,、隔膜,、外電路等部分組成,依靠鋰離子在陰陽極之間的移動產(chǎn)生電流,。電池陰陽極材料的選擇對于能效和安全性至關(guān)重要,。目前最普遍的可充電鋰離子電池,使用鈷酸鋰材料為陰極,,碳材料為陽極,,具有能量密度高、循環(huán)壽命長,、安全可靠等優(yōu)點,。
20世紀70年代的石油危機催生了對新能源儲能的需求,也推動了電池研發(fā),,為未來鋰離子電池打下基礎(chǔ),。當時正致力于超導體研發(fā)的惠廷厄姆創(chuàng)新地使用二硫化鈦作為陰極材料存儲鋰離子,以金屬鋰作為部分陽極材料,,制成了首個新型電池,。但由于金屬鋰化學特性過于活潑,這種電池具有易爆炸的潛在危險,。
這時,,正如其名的意譯“足夠好”(Goodenough)一樣,古迪納夫貢獻了“足夠好”的新靈感,。這位創(chuàng)造了諾獎獲得者高齡新紀錄的老人曾作為航空氣象兵參加二戰(zhàn),,戰(zhàn)后又赴美國芝加哥大學深造獲物理學博士學位。他在1980年發(fā)現(xiàn),,用鈷酸鋰作為陰極材料,,比之前的二硫化鈦更適合存儲鋰離子,。目前,,97歲的古迪納夫仍在致力于電池研發(fā)。
在遠隔重洋的日本,,吉野彰研發(fā)的陽極材料和古迪納夫的陰極材料形成“天作之合”,。吉野彰發(fā)現(xiàn),石油焦炭可作為更好的陽極,,但因找不到合適的陰極材料而苦惱,。直到他讀到古迪納夫的論文,,才興奮地說“他的發(fā)現(xiàn)給了我所需要的一切”。至此,,以鈷酸鋰為陰極,,以碳材料為陽極的鋰離子電池誕生了。
1991年,,兩人合作發(fā)明的鋰離子電池正式上市銷售,,它輕巧耐用、安全可靠,,在性能下降前可充放電數(shù)百次,。
當獲獎后接受采訪回答研究初衷時,吉野彰說自己完全是“好奇心驅(qū)使”,,研究是一個漫長的過程,,“我只不過是嗅出了潮流發(fā)展的方向,你可以說我的嗅覺很好”,。
諾貝爾委員會成員奧洛夫·拉姆斯特倫評價獲獎成果時說:“這一神奇電池所帶來的巨大的,、驚人的社會影響有目共睹?!敝Z貝爾委員會還說,,獲獎研究有助于我們從由化石燃料驅(qū)動的生活方式轉(zhuǎn)向由電能驅(qū)動的生活方式,對于應(yīng)對氣候變化也至關(guān)重要,。
值得一提的是,,本次諾貝爾化學獎頒給鋰離子電池研究,再度印證了諾貝爾獎對跨學科研究的日益重視,。諾貝爾委員會在頒獎現(xiàn)場接受新華社記者提問時說,,未來可能更多的新發(fā)現(xiàn)來自于多學科的研究合作,我們看到了化學和生物,、物理相結(jié)合,,可能還會有科學與工程、設(shè)計的結(jié)合,。
編輯:李敏杰
關(guān)鍵詞:諾貝爾 化學 鋰離子電池 材料